碳质阳极在钾离子电池(PIBs)中极具应用前景,但由于其容量低和大K+离子插入缓慢,使其电化学性能仍不能满足实际应用需求。近日,厦门大学张桥保、阿德莱德大学Guo Zaiping通过暴露N掺杂碳纳米片上原子分散的超配位锑O2Sb1N4位点实现高效稳定的钾离子存储。
本文要点:
1) 在氮掺杂的微孔碳纳米片中与四个氮和两个氧原子(即O2Sb1N4)配位的高负载原子锑(O-Sb-N SA@NC)PIBs阳极具有显著增强的性能。作者通过大量的原位和非原位实验结果以及理论计算表明,O2Sb1N4位点独特的配位环境为K+储存带来了优异特征,其包括丰富的K+离子储存位点、降低的K+扩散势垒、增强的K+吸附/解吸能力,而O-Sb-N SA@NC能够有效缓解体积变化和聚集。
2) 因此,所得的阳极具有大的可逆容量、高速率能力和优异耐久性,这优于大多数报道的碳质阳极。此外,作者组装的全电池具有优异的倍率性能和超长的寿命。该工作为在碳上构建具有独特配位结构的新型单原子材料以及高性能储能器件铺平了道路。
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Bensheng Xiao et.al Enabling highly-efficient and stable potassium-ion storage by exposing atomic-dispersed super-coordinated antimony O2Sb1N4 sites on N-doped carbon nanosheets EES 2023
DOI: 10.1039/D2EE03970B
https://doi.org/10.1039/D2EE03970B